Er klimaet ustabilt på grund af mands fejl?

Er klimaet ustabilt på grund af mands fejl?

I. Proshkina
"Økologi og liv" №6, 2009

En særlig stigning i interesse for klimaændringer er blevet konstateret siden slutningen af ​​forrige århundrede. Det skyldes stigningen i naturforandringer, der allerede er tydelige på niveauet af en simpel mand på gaden. Hvor meget disse ændringer skyldes naturlige processer, og hvor meget er forbundet med menneskelig aktivitet? I dag vil en samtale med eksperter – ledende forskningsassistenter fra Institut for Computational Mathematics i det russiske videnskabsakademi hjælpe os her. Evgeny Volodin og Nikolay Diansky, som vi taler i dag, beskæftiger sig med klimamodellering på instituttet og er russiske deltagere i Det Internationale Ekspertpanel for Klimaændringer (Mellemstatslige Panel om Klimaændringer, IPCC).

– Hvilke fakta om globale klimaændringer afspejles i undersøgelsen og indgår i den fjerde vurderingsrapport?

"Selv på husstandsniveau føler vi alle virkningerne af global opvarmning – for eksempel er vintrene blevet varmere. Hvis vi vender os til de videnskabelige data, viser de, at 11 af de sidste 12 år er de varmeste over hele perioden med instrumentelle observationer af den globale temperatur (siden 1850). I løbet af det sidste århundrede var ændringen i den gennemsnitlige globale lufttemperatur 0,74 ° C,Desuden var den lineære tendens for temperaturen i de sidste 50 år næsten dobbelt så høj som den tilsvarende værdi for århundredet. Hvis vi taler om Rusland, har vintermånederne i det meste af vores land de sidste 20 år været i gennemsnit 1-3 grader varmere end vintrene i de foregående tyve år.

Klimaændringer betyder ikke en simpel temperaturforøgelse. Det veletablerede udtryk "globale klimaændringer" betyder omstrukturering af alle geosystemer. Og opvarmning betragtes kun som et aspekt af forandring. Observationsdata angiver niveauet af verdenshavet, smeltning af gletsjere og permafrost, stigende uregelmæssigheder i nedbør, ændringer i flodstrømningsregimer og andre globale ændringer i forbindelse med klima ustabilitet.

Der er sket betydelige ændringer ikke kun i gennemsnitlige klimatiske egenskaber, men også i klimaændringer og ekstremer. Paleoklimatiske data bekræfter den usædvanlige forekomst af klimaændringer, i hvert fald i de sidste 1300 år.

Hvordan laves det videnskabelige klima forudsigelse? Hvordan opbygges klimamodeller?

– En af de vigtigste i moderne klimatologi er opgaven med at forudsige klimaændringer i de kommende århundreder.Den komplekse karakter af de processer, der forekommer i klimasystemet, tillader ikke anvendelse af ekstrapolering af tidligere tendenser eller statistiske og andre rent empiriske metoder til opnåelse af fremadrettede estimater. Det er nødvendigt at bygge komplekse klimamodeller for at opnå sådanne estimater. I sådanne modeller forsøger eksperter at tage højde for alle processer, der påvirker vejret og klimaet, den mest komplette og præcise måde. Desuden øges objektiviteten af ​​prognoser, hvis du bruger flere forskellige modeller, da hver model har sine egne egenskaber. Derfor gennemføres der i øjeblikket et internationalt program med sammenligning af klimaændringer frembragt ved anvendelse af forskellige klimamodeller i henhold til de scenarier, som IPCC foreslår, mulige fremtidige ændringer i atmosfæriske koncentrationer af drivhusgasser, aerosoler og andre forurenende stoffer. Institut for Computational Mathematics i det russiske videnskabsakademi (ICM RAS) deltager i dette program. I alt påvirkes omkring to dusin modeller fra forskellige lande, hvor de videnskabsområder, der er nødvendige for at skabe sådanne modeller, er blevet udviklet tilstrækkeligt: ​​fra USA, Tyskland, Frankrig, Storbritannien, Rusland, Australien, Canada, Kina …

I 1988Et mellemstatsligt panel om klimaændringer (IPCC) blev oprettet under vegne af Verdens Meteorologiske Organisation (WMO) og FN's Miljøprogram (UNEP). Formålet med IPCC er at vurdere tilgængelig videnskabelig og socioøkonomisk information om klimaændringer og dens indvirkning og henstillinger til regeringer for at afhjælpe virkningerne af klimaændringer. Hver 6-7 år offentliggør IPCC vurderingsrapporter, som afspejler resultaterne af en omfattende undersøgelse af klimaændringer, dens årsager og mulige konsekvenser samt en vurdering af muligheden for at vedtage tilpasningsforanstaltninger og reducere menneskeskabte virkninger på klimaet både globalt og regionalt.

Den første vurderingsrapport fra IPCC blev udarbejdet i 1990. Resultaterne i den bekræftede ændringen i jordens klimasystem, som sandsynligvis skyldes menneskelig aktivitet. Den første vurderingsrapport blev senere grundlaget for FN's rammekonvention om klimaændringer. IPCC fremlagde sin fjerde rapport i 2007. Den indeholder de seneste videnskabelige data om klimaændringer.

Hovedkomponenterne i Jordens klimamodel er modeller af atmosfærens og havets generelle cirkulation – de såkaldte fælles modeller. Samtidig tjener atmosfæren som den vigtigste "generator" af klimaændringer, og havet – det vigtigste "reservoir" af disse ændringer. Klimamodellen, der er oprettet ved ICM RAS, gengiver atmosfærens store cirkulation og verdenshavnen i god overensstemmelse med observationsdata og med kvalitet, der ikke er ringere end moderne klimamodeller. Dette opnås hovedsageligt på grund af det faktum, at når man opretter og opstiller modeller af atmosfærens og havets generelle cirkulation, var det muligt at opnå, at disse modeller (offline) tilstrækkeligt reproducerer klimaforholdene i atmosfæren og havet. Desuden, før vi begyndte at forudsige fremtidige klimaændringer, blev vores klimamodel ligesom de andre verificeret (med andre ord testet) om reproduktion af tidligere klimaændringer fra slutningen af ​​det 19. århundrede til nutiden.

Og hvad er simuleringsresultaterne?

– Vi har gennemført flere forsøg på IPCC scenarierne. De vigtigste af dem er tre: relativt set er dette et pessimistisk scenario (A2),når det menneskelige samfund vil udvikle sig uden at være opmærksom på miljøet, moderat (A1B), når restriktioner som Kyoto-protokollen vil blive pålagt og optimistisk (B1) – med endnu stærkere begrænsninger af menneskeskabte konsekvenser. Desuden antages det i alle tre scenarier, at mængden af ​​brændstofforbrænding (og følgelig kulstofemissioner i atmosfæren) vil vokse, kun med en mere eller mindre hurtig hastighed.

Afvigelser af gennemsnitlige årlige værdier for overfladetemperaturen (i ° C) for scenario A1B i gennemsnit over 2080-2099. i forhold til 1980-1999. i modellen af ​​ICM. Billede: "Økologi og liv"

Ifølge det pessimistiske, mest "varme" scenarie er den gennemsnitlige opvarmning ved overfladen i årene 2151-2200. sammenlignet med årene 1951-2000. vil være omkring 5 grader. Med en mere moderat udvikling vil det være omkring 3 grader.

Væsentlig klimaopvarmning vil forekomme i Arktis. Selv efter et mere optimistisk scenario i andet halvdel af det 21. århundrede vil temperaturen i Arktis stige med ca. 10 grader i forhold til anden halvdel af det 20. århundrede. Det er muligt, at polarhavsisen i løbet af mindre end 100 år kun vil fortsætte om vinteren, og om sommeren smelter de.

Samtidig vil der ifølge vores og andre modeller i det kommende århundrede ikke være en intensiv stigning i havniveauet. Faktum er, at smeltningen af ​​de kontinentale iser i Antarktis og Grønland i høj grad kompenseres af stigningen i snefald i disse regioner, der er forbundet med en stigning i nedbør under opvarmning. Det væsentligste bidrag til stigende havniveauer bør være vandudvidelse, når temperaturen stiger.

Ifølge observationer har siden 1961 stigningen i gennemsnits temperaturen på verdenshavnen penetreret til en dybde på 3 km. Absorption af mere end 80% af yderligere varme fra atmosfæren fører til termisk udvidelse af vand i havet, hvilket sammen med smeltning af gletsjere og isplader fører til en stigning i gennemsnittet af havniveauet. I løbet af det 20. århundrede var den gennemsnitlige havstigningsstigning 0,17 m. I perioden med satellitobservationer var der et signifikant fald i havets isdække på den nordlige halvkugle, som i sommermånederne gennemsnitede 7,4% pr. Årti

Resultaterne af eksperimenter med ICM RAS's klimasystems forudsigelsesmodel, sammen med resultaterne fra andre udenlandske modeller, blev medtaget i IPCC-rapporten, tildelt sammen med A. Gore Nobels fredspris 2007.

Det skal bemærkes, at kun de resultater, der er opnået ved hjælp af ICM-klimamodellen, forelægges fra Rusland i fjerde IPCC-rapport.

Det siges, at det europæiske vejr er født i Atlanterhavet – er det virkelig så?

– Vejrforhold, der forekommer over Nordatlanten, påvirker naturligvis stærkt Europa. Dette sker fordi i tempererede breddegrader fra jordens overflade til 15-20 km, kommer det hovedsageligt vind fra vest til øst, dvs. luftmasser kommer til Europa oftest fra vest, fra Atlanterhavet. Men det sker ikke altid, og generelt er det umuligt at udelukke et sted, hvor europæisk vejr er fuldt dannet.

Europæisk vejr som et stort fænomen er dannet af den generelle tilstand af atmosfæren på den nordlige halvkugle. Atlanterhavet indtager naturligvis et væsentligt sted i denne proces. Det er imidlertid vigtigere ikke den indre variabilitet (afvigelse fra det årlige kursus) af de cirkulerende oceaniske processer i Nordatlanten, men det faktum at atmosfæren som et meget mere foranderligt miljø bruger det nordlige Atlanterhav som energibeholder for at danne sin egen variabilitet.

Tidsvariationen af ​​havisområdet på den nordlige halvkugle (millioner km2) for modellen af ​​ICM. Blå linje Resultaterne af kontrolforsøget er vist (drivhusgaskoncentrationer er taget på førindustrielt niveau), grøn linje – reelle koncentrationer i det 20. århundrede samt eksperimentelle resultater for scenarierne B1 (gul linje), A1B (appelsin), A2 (rød). Billede: "Økologi og liv"

Her går vi fra forudsigelse og klimamodellering til vejrudsigter og modellering. Det er nødvendigt at adskille disse to problemer. I princippet anvendes de samme modeller til dette og en anden opgave, der beskriver atmosfærens dynamik. Forskellen er, at de oprindelige betingelser for modellen er meget vigtige for at forudsige vejret. Deres kvalitet bestemmer i vid udstrækning kvaliteten af ​​prognosen.

Ved modellering af klimaændringer i en periode fra flere årtier til flere århundreder og årtusinder spiller de oprindelige data ikke en så vigtig rolle, og der er en vigtig rolle at tage hensyn til de eksterne virkninger på atmosfæren som følge af klimaændringer. Sådanne virkninger kan være en ændring i koncentrationen af ​​drivhusgasser, en vulkansk aerosol kaste ind i atmosfæren, en ændring i parametrene for jordens kredsløb mv.Vores institut udvikler en af ​​disse modeller for Roshydromet.

Hvad kan man sige om klimaforandringer i Rusland? Hvad skal være særlig forsigtig med?

"Som følge af opvarmning vil klimaet i det centrale Rusland endda til en vis grad blive bedre, men i det sydlige Rusland vil en forøgelse af tørheden forværres. Et stort problem vil opstå ved smeltning af permafrost, hvis territorier indtager store områder.

Ifølge prognoser foretaget ved hjælp af moderne modeller vil den gennemsnitlige globale temperatur stige med 2100 under forskellige emissionsscenarier med yderligere 1,5-5 grader

I Rusland, når der beregnes opvarmning under ethvert scenario, stiger temperaturen ca. to gange hurtigere end gennemsnittet for jorden, hvilket bekræftes af data fra andre modeller. Hertil kommer, ifølge vores model bliver det varmere om vinteren i Rusland end i sommer. For eksempel vil opvarmning med en global opvarmning på 3 grader i Rusland være 4-7 grader i gennemsnit om året. På samme tid i sommeren varmere ved 3-4 grader, og om vinteren ved 5-10 grader. Vinteropvarmning i Rusland vil også skyldes, at atmosfærens omsætning vil ændre sig lidt.Intensivering af vestvindene vil bringe mere varme atlantermassemasser.

Hvad er konklusionen fra IPCC og især indenlandske videnskabsmænd om det menneskeskabte bidrag til klimaændringer?

– Historisk erfaring viser, at enhver indblanding i naturen ikke passerer med straffrihed.

IPCC-betænkningen understreger, at den opvarmning, der er observeret i de seneste årtier, hovedsageligt er en følge af menneskelig indflydelse og ikke alene kan forklares af naturlige årsager. Den menneskeskabte faktor er mindst fem gange effekten af ​​udsving i solaktivitet. Graden af ​​pålidelighed af disse fund, baseret på de seneste resultater af analysen af ​​observationsdata, anslås at være meget høj.

Resultaterne af vores modellering viser også overbevisende den dominerende rolle det menneskeskabte bidrag. Klimamodellerne gengiver godt den observerede opvarmning, hvis de tager højde for emissioner af drivhuse og andre gasser som følge af menneskelig aktivitet og ikke reproducerer opvarmning, hvis kun naturlige faktorer tages i betragtning. Med andre ord demonstrerer modeleksperimenterat uden menneskets "bidrag" ville klimaet ikke have ændret sig til nutidens værdier.

Angiv, at de nuværende klimamodeller også omfatter beregning af koncentrationen af ​​CO2. Sådanne modeller viser, at naturlige udsving i koncentrationen af ​​CO2 i klimasystemet på tidskalaer fra århundreder og mindre ikke overstiger et par procent. Dette er også angivet ved den eksisterende rekonstruktion. I de sidste tusind år af den førindustrielle æra er koncentrationen af ​​CO2 atmosfæren var stabil og varierede fra 270 til 285 ppm (dele pr. million). Nu er det omkring 385 ppm. Beregninger med modeller samt estimater fra målinger viser, at klimasystemet omvendt søger at kompensere for CO-emissioner.2, og kun omkring halv eller lidt mere end alle udledninger går til en stigning i CO-koncentrationen.2 i atmosfæren. Den resterende halv opløses i havet og øger kulstofmængden i planter og jord.

Hvordan tror du, at klimafremskrivninger vil udvikle sig?

– Klimasystemet er meget komplekst, og menneskeheden har brug for en pålidelig prognose. Alle modeller udviklet til dato har deres ulemper.Det internationale videnskabelige samfund har valgt fra de eksisterende omkring to dusin af de mest succesrige modeller ved at sammenligne, hvilken generaliseret prognose der udstedes. Det antages, at fejlene i forskellige modeller i dette tilfælde kompenseres.

Modellering er en skræmmende opgave og en masse arbejde. I beregningerne lagtes mange parametre, der tager hensyn til transportprocesserne, atmosfærens interaktion og havet. Nu udarbejder vores institut en ny version af modellen. For eksempel er der et problem i nærheden af ​​polen, hvor grunden på langsidene er grundet konvergensen af ​​meridianerne, hvilket fører til en uberettiget "støj" i modelløsningen. Den nye model vil anvende en højere rumlig opløsning i atmosfæriske og havmodeller og mere avanceret parametrering af fysiske processer. På grund af dette vil nøjagtigheden af ​​modellering stige, og der vil blive lavet en ny prognose for denne nye model.

Af en eller anden grund er modellering mindre opmærksomt end i Vesten, hvor betydelige økonomiske og videnskabelige ressourcer tildeles specifikt til at skabe numeriske modeller til atmosfærens og havets omsætning.Disse opgaver kræver højtydende multiprocessor-computersystemer (ICM-supercomputeren, der anvendes til klimaforudsigelsesformål, er inkluderet i CIS-landes TOP-50-rating). Vores arbejde blev kun støttet af nogle programmer fra det russiske videnskabsakademi og projekter fra det russiske fundament for grundforskning.

I den nærmeste fremtid begynder en ny fase af forsøg med fælles modeller under IPCC-programmet. På nuværende tidspunkt deltager opdaterede modeller af jordens klima med højere rumlig opløsning og inddragelse af et bredere udvalg af simulerede fysiske processer. Klimamodeller udvikler sig gradvist til modeller af det jordbaserede system som helhed, som ikke kun beregner atmosfærens og havets dynamik, men omfatter også detaljerede undermodeller af atmosfærisk kemi, vegetation, jord, havkemi og biologi og andre processer og fænomener, der påvirker klimaet.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: